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UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. ÍNDICE Introducción CAPÍTULO 1. Antecedentes 1.1. Localización de la cuenca del Valle de México 1 1.2. Lluvia y evaporización 4 1.3. Aspectos urbanos 6 1.4. Una salida para el agua 11 1.5. El hundimiento de la ciudad 15 1.6. Obras de drenaje 17 CAPÍTULO 2. Desagüe de la Cuenca del Valle de México 2.1. Sistema de desagüe 20 2.2. Una salida para el agua (emisores y colectores) 21 2.2.1. Emisor Central 21 2.2.2. Interceptor Centro - Centro 21 2.2.3. Interceptor Central 22 2.2.4. Interceptor Oriente 22 2.2.5. Interceptor Centro – Poniente 22 2.2.6. Interceptor Oriente – Sur 22 2.2.7. Interceptor Oriente – Oriente 23 2.2.8. Colector Semiprofundo Canal Nacional – Canal de Chalco 23 2.2.9. Colector Semiprofundo de Iztapalapa 23 2.2.10. Colector Semiprofundo Obrero Mundial 23 2.3. Lumbreras 24 2.4. Sistema de drenaje del D.F. 27 2.4.1. La Red Secundaria 27 2.4.2. La Red Primaria 27 2.4.3. Los grandes conductos 28 2.4.4. El Drenaje Profundo 29 2.5. Infraestructura actual 32 2.6. Trabajos de remodelación 36 CAPÍTULO 3. Sistema de Bombeo Típico 3.1. Paso a Desnivel Peatonal 40 3.2. Paso a Desnivel Vehicular 43 3.2.1. ¿Qué es el cárcamo? 48 3.2.2. ¿Qué es una bomba? 48 3.2.3. Motor 50 3.2.4. Sistema de control de motores eléctricos 51 3.3. Plantas de Bombeo 54 3.3.1. Subestación Eléctrica 55 3.3.2. Transformador 56 3.3.3. Tableros de Control 56 3.3.4. Equipo de Generación 58 3.3.5. Cabezal Engranado 59 3.3.6. Motor de Combustión Interna 60 3.4. Plantas de Bombeo de la Ciudad de México 60 CAPÍTULO 4. Proyecto Eléctrico de Sistemas de Bombeo de Aguas Negras 4.1. Paso a Desnivel Peatonal 67 4.1.1. Gasto influente al cárcamo 67 4.1.2. Selección del equipo de bombeo 69 4.1.3. Instalaciones de proyecto 71 4.1.4. Cálculo de las cargas eléctricas y conductores 73 4.1.5. Sistemas de fuerza 79 4.1.6. Cálculo de la corriente de Corto Circuito 80 4.2. Paso a Desnivel Vehicular 84 4.2.1. Gasto influente al cárcamo 84 4.2.2. Selección del equipo de bombeo 85 4.2.3. Sistema de iluminación interior mediante el método lumen 86 4.2.4. Cálculo de las cargas eléctricas 88 4.2.5. Cálculo del alimentador del grupo de motores 93 4.2.6. Cálculo de la corriente de corto circuito 94 4.2.7. Sistema de tierras 97 4.3. Planta de Bombeo “Gran Canal” 98 4.3.1. Cálculo de alimentadores y protecciones para los motores 101 4.3.2. Cálculo de la protección de sobrecarga del motor 102 4.3.3. Cálculo de alimentadores y protecciones del lado del secundario de cada trasformador 106 4.3.4. Cálculo de la corriente de corto circuito 109 4.3.5. Red de tierras 116 CAPÍTULO 5. Operación y Mantenimiento de Bombas 5.1. Selección 121 5.2. Instalación 121 5.3. Operación 122 5.3.1. Procedimiento de operación para bombas tipo vertical con motor eléctrico 122 5.3.2. Procedimiento de operación para bombas tipo vertical con motor a diesel tipo Perkins 123 5.4. Mantenimiento 123 5.4.1. Mantenimiento de bombas centrífugas de eje vertical 124 5.4.2. Mantenimiento preventivo en bombas centrífugas de eje horizontal 126 5.4.3. Mantenimiento preventivo en motores eléctricos de eje vertical 127 5.4.4. Mantenimiento preventivo en motores eléctricos de eje horizontal 128 5.4.5. Mantenimiento preventivo en cabezal engranado 129 5.4.6. Mantenimiento preventivo en motores de combustión a diesel 129 5.4.7. Mantenimiento preventivo en subestación eléctrica 131 5.4.8. Mantenimiento preventivo en unidades de arranque 132 5.4.9. Servicio de mantenimiento correctivo 140 5.5. Solución de problemas en bombas centrífugas 141 5.5.1. Problemas de la succión 141 5.5.2. Problemas en el sistema 142 5.5.3. Problemas mecánicos 142 Conclusiones 144 Apéndice 146 Bibliografía 151 INTRODUCCIÓN En el presente trabajo se analizará el problema de las inundaciones en el Valle de México, partiendo de una perspectiva histórica que, en esencia, muestra que desde la época de los aztecas ha sido un problema que ha aquejado a sus habitantes, y que desde entonces se ha buscado dar salida a los excedentes de agua y evitar encharcamientos, que a su vez no implique detener el crecimiento de la urbanización en el Valle. Así mismo, se realza la necesidad de bombear las aguas negras fuera del Valle, ya que debido a los constantes asentamientos de terreno que ha venido sufriendo la Ciudad de México, los causes a cielo abierto destinados a desalojar sus aguas por gravedad, hace muchos años que dejaron de funcionar como tal. Por lo anterior, la operación de los sistemas de bombeo son de vital importancia para el correcto funcionamiento de la Ciudad de México, especialmente en la época de lluvias, en la que algunas calles se han llegado a convertir en verdaderos ríos, por lo que se deben mantener en perfectas condiciones de operación (todos los componentes de un sistema de bombeo), listos para emplearse en el momento necesario que así se requiera a su capacidad máxima si es preciso. Actualmente los niveles de explotación del acuífero para el abastecimiento de agua son mayores a su recarga normal, por cada litro que se infiltra, se extrae un litro y medio. Tanto el abasto de agua como el drenaje en la ciudad requieren de grandes obras que muchas veces resultan insuficientes, más aún cuando se han continuado desarrollando fraccionamientos en las zonas boscosas de antaño, lo que determina necesidades de nueva infraestructura de distribución y hace insuficientes los actuales caudales de abastecimiento. Por otra parte, con el crecimiento de la plancha de concreto en las zonas altas, se impide la infiltración de aguas pluviales y en consecuencia la recarga natural del acuífero y se propicia una acelerada concentración de escurrimientos que satura en menor tiempo los conductos de desagüe, aumentando los riesgos de inundación en la ciudad. Una de las partes más importantes en cualquier sistema de bombeo, es la eléctrica, en cada una de sus componentes: iluminación, sistema de fuerzas, protecciones, etc. En nuestro caso, no es la excepción por tratarse de un aspecto tan importante el mantener libre de inundaciones a la Ciudad de México, sin descuidar la seguridad de los operadores y del público en general. El sistema de fuerzas lo haremos de acuerdo a las especificaciones, que marcan las normas de instalaciones eléctricas, basándonos en la experiencia adquirida, y con las estadísticas existentes. Podemos darnos cuenta que el drenaje profundo de la Ciudad deMéxico es de vital importancia, así como el mantener los pasos a desnivel ya sean peatonales o vehiculares libres de inundaciones, requiriendo para ello un cálculo adecuado del sistema de bombeo, y sobre todo de el adecuado suministro de energía eléctrica, para garantizar la operación de los equipos instalados, logrando con ello dar un servicio continuo y seguro. ANTECEDENTES El Valle de México esta situado en el borde sur de la meseta central con una extensión de 9600 kilómetros cuadrados, su forma es semejante a la de una elipse; su eje mayor noreste a sureste, mide 110 kilómetros y su eje menor, de este a oeste, tiene una longitud de 80 kilómetros. Completamente rodeado por montañas, las altitudes de su planicie central oscilan entre los 2,240 y 2,390 metros sobre el nivel del mar y constituye una cuenca cerrada, sin salidas para los escurrimientos que se generan dentro de la misma. 1.1 Localización de la cuenca del Valle de México El pasado de la Ciudad de México tiene un sello de agua. Asentada sobre terrenos lacustres, ha desafiado la imaginación de ingenieros y urbanistas que han concebido distintas formas de resolver la construcción de un eficiente sistema de drenaje. Esta tradición se remonta a la época prehispánica, de la que se conservan datos escasos, pero asombrosos sobre las medidas adoptadas para conducir los desechos y residuos generados por sus pobladores. La evacuación de las aguas negras es un servicio fundamental para cualquier ciudad del mundo donde se asentaron y formaron las chinampas, particularmente en la que hoy vivimos, donde se aloja el mayor conglomerado urbano del planeta. Desde que los nómadas aztecas perfilaron el fin de su peregrinar, al contemplar el águila sobre el nopal devorando una serpiente, los habitantes de la cuenca de México se enfrentaban a las periódicas crecidas de los lagos que la bañaban. Los distintos lagos proveían de alimento a todos los pueblos ribereños, sin embargo, el hecho de haber escogido un pequeño islote para edificar Tenochtitlán obligó a los aztecas a desarrollar una mayor actividad para controlar las inundaciones al tiempo que procuraban disminuir la salinidad propia del lago de Texcoco. Así, tuvieron que construir el albarradón de Nezahualcóyotl, para prevenir las inundaciones y evitar la mezcla de las aguas saladas del citado lago con las aguas dulces de los demás lagos. El lago de Zumpango crecía con las corrientes de los ríos Cuautitlán y Pachuca; vertía el sobrante en la laguna de Xaltocan y ésta a su vez en la de Texcoco. Dado que éste último era de agua salada y los demás de agua dulce, las crecidas favorecían el desarrollo de las chinampas y de los cultivos aztecas. 1 A todo lo largo de la historia de lo que hoy es la Ciudad de México, es posible advertir cómo los esfuerzos para evitar las inundaciones van al parejo de aquellos destinados a proveer a la población de agua potable. Se ha cuestionado, tal vez con razón, que el lago original (figura 1.1) se haya venido comprimiendo para dar lugar a una ciudad cada vez más grande, pero hasta ahora la decisión ha sido siempre tratar de resolver los problemas de inundaciones (y otros muchos), sin frenar el crecimiento de la ciudad. En 1604, la ciudad sufrió grandes inundaciones que persistieron durante meses, dado que, en la cuenca cerrada, la única salida del agua era por evaporación. Se decidió entonces construir una salida artificial para drenar los excedentes hacia la cuenca del río Tula. Para ello se intentó construir el canal de Huehuetoca y cruzar el parteaguas mediante un túnel de cerca de 7 kilómetros de longitud, bajo el sitio conocido como Nochistongo, que descargaría al río Tula. Las obras se iniciaron en 1607 y su desarrollo tomó casi dos siglos, debido a diversos problemas técnicos y burocráticos. En ese lapso se produjeron varias inundaciones de gran magnitud, dentro de las que destaca la de 1629- 1635, en la que se estima murieron 30,000 personas y que un número similar de españoles salieron de la ciudad. La catástrofe fue tan grande que se pensó seriamente en trasladar la ciudad a otro sitio. Las fechas en las que la capital fue afectada por las crecidas de los lagos circundantes son numerosas. Periódicamente, la ciudad se anegaba, unas veces debido a las lluvias torrenciales, otras a la falta de mantenimiento de diques y demás obras de desagüe. Los proyectos y obras inconclusas son innumerables. Resalta, sin embargo, el breve periodo virreinal del segundo conde de Revillagigedo (1789-1794). En él, se construyó un sistema de dos canales y compuertas para el desagüe que buscaba evitar que el agua de los lagos de Zumpango y de San Cristóbal inundaran la ciudad en épocas de lluvia; este sistema de drenaje se completó con una red primaria de atarjeas y colectores que atravesaba las principales calles de la ciudad y se conectaba con el desagüe de las casas. En la figura 1.1 se puede apreciar la distribución de los lagos en la época prehispánica así como la diferencia entre superficies de tierra firme comparadas con las del agua. Actualmente el Valle de México contiene lagos someros, de los cuales el de Texcoco es el mayor, le sigue en importancia la laguna de Zumpango, en el noreste, mientras que el lago de Chalco, tercero en importancia, se extinguió por completo a principios del siglo pasado. Los dos primeros lagos y los canales de Xochimilco, son los últimos vestigios de otros muchos mayores y más numerosos que formaban anteriormente un sólo cuerpo de agua. 2 Figura 1.1 Lagos existentes en la época prehispánica Como un intento más por solucionar la problemática de las inundaciones en 1866 se inició la construcción del Gran Canal del Desagüe. Se concibió como un canal de 39.5 kilómetros, que iniciaba en el lago de Texcoco y culminaba con el túnel de Tequisquiac, de casi 10 kilómetros. La obra constituyó la segunda salida artificial para el drenaje del Valle de México y fue terminada en el año 1900, con lo que se pensó que se había dado una solución definitiva a las inundaciones de la ciudad, que por aquellos años albergaba poco menos de un millón de habitantes. El sistema funcionó bien hasta 1925, año en el que se presentaron nuevamente inundaciones de gran magnitud. En ese entonces se constató por primera vez que los hundimientos diferenciales hicieron perder su pendiente al sistema de colectores. La explicación científica del fenómeno del hundimiento fue dada en el sentido de relación con la extracción, mediante pozos, del agua del subsuelo. El crecimiento de la población se hizo explosivo a partir de 1930, para el que se calcula que la ciudad estaba habitada por un millón de personas, que se incrementaron a dos millones en 1940, tres millones en 1950 y más de cinco 3 millones en 1960. A lo largo de esos años se construyeron miles de kilómetros de diversos conductos para el drenaje y se inició la construcción del sistema de presas para la regulación de las avenidas en el poniente de la ciudad. 1.2 Lluvia y evaporación El Distrito Federal se asienta en la zona meridional que es la que presenta las mayores y menores elevaciones. En esta zona las lluvias son las más copiosas, por lo que en algunas partes existe vegetación abundante. Durante la época de las lluvias, los arroyos que descienden de sierras y lomas ubicadas al este y al oeste conducen sus aguas a la planicie central y desembocan en espacios pantanosos y en lagos, pero afectan el área urbana del Distrito Federal. Las cadenas montañosas que rodean el Valle de México la protegen de la acción directa de los huracanes. Las lluvias de verano son las de mayor intensidad, generalmente tienen su origen debido a tormentas intensas y de corta duración. En cambio las lluvias de invierno son más intensas y de mayor duración; pero generalmente no provocaninundaciones importantes debido a su baja intensidad. La precipitación media anual aumenta en el valle del noreste hacia el sureste, y las lluvias se acentúan en las montañas del sur y del oeste, sin embargo, esta tendencia es mucho menos notable en el caso de las precipitaciones de corta duración, por ello los grandes chubascos o tormentas pueden ocurrir casi indistintamente en cualquier parte del valle y en particular en cualquier punto del Distrito Federal. El drenaje de la Ciudad de México es del tipo combinado, ya que transporta aguas tanto de tipo pluvial como sanitaria. El agua de lluvia cae en la calle y el primer accesorio que encuentra es la coladera pluvial en la guarnición. La coladera capta el volumen de agua y lo lleva a la primera red de tuberías, que se conocen como atarjeas o red secundaria, un tubo que mide entre 30 y 45 centímetros de diámetro. Esta atarjea también recibe los líquidos de los hogares, conocidos como descargas sanitarias. El agua pluvial y sanitaria se conduce a otros tubos de mayor diámetro, que van de 90 a 244 centímetros de diámetro conocidos como colectores, o bien, red primaria. Esta red puede descargar el líquido en alguna planta de bombeo, para que a su vez, el agua sea bombeada a otro conducto más grande conocido como drenaje semiprofundo, y finalmente al profundo; en algunos caso se almacena en una laguna de regulación, siendo esta una presa que nos permite almacenar el agua proveniente de las precipitaciones pluviales para evitar saturar la red de drenaje, la cual una vez terminada la lluvia y recobrado su nivel la red, es liberada a través de compuertas para que el agua se conduzca por gravedad y 4 descargue en el portal de salida ubicado en el río el salto del estado de Hidalgo, o en su defecto consumidas por el mismo terreno. La distribución temporal de las lluvias en el Valle de México es muy desfavorable desde el punto de vista de su aprovechamiento o control, ya que casi la totalidad de la precipitación de un año se concentra en un número muy reducido de tormentas. Así durante una sola tormenta es posible que se precipite entre el 7 y el 10 % de la lluvia media anual; de este volumen más del 50 % se precipita en tan sólo 30 minutos, lo que provoca grandes crecientes. Comienza a explicarse la paradoja que siempre ha vivido la ciudad, pues a lo largo de la historia el exceso de lluvia ha contrastado con la falta de ella. Por ser difícil de controlar los escurrimientos generados durante las tormentas, la ciudad enfrenta el problema de desalojar esta agua; por otra parte, lucha por calmar su sed. El volumen de lluvias media anual, dividido entre el número de segundos en un año, arroja un caudal medio equivalente a 213 m³/s. Se estima que de este caudal se evapotranspiran 171 m³/s, que por lo tanto, no son susceptibles de aprovechamiento. De los 42 m³/s restantes, 23 m³/s recargan el acuífero y 19 m³/s escurren superficialmente, de estos últimos se regulan 3 m³/s para su aprovechamiento y se desalojan los 16 m³/s restantes a través de los drenajes del valle para evitar inundaciones muy cortos, durante los cuales se concentran grandes caudales. Por lo que respecta al abastecimiento de agua, para satisfacer los requerimientos de 60 m³/s que demandan los usuarios de la cuenca, se importan 15 m³/s de agua superficial de acuíferos sobre explotados, se extraen 40 m³/s provienen del caudal que se renueva anualmente mediante el proceso de infiltración y 17 m³/s del volumen almacenado en el subsuelo durante los milenios en que no se explotaban los acuíferos. Para completar el abastecimiento, se emplean 2 m³/s de aguas residuales así como los 3 m³/s de aguas superficiales regulados mencionados anteriormente. De los 60 m³/s se destinan al uso urbano 52 m³/s y al agrícola 8 m³/s. Como resultado del uso de los caudales señalados, se producen 40 m³/s de aguas residuales. De este volumen, los 2 m³/s mencionados antes, se tratan y reusan para el riego de parques y jardines, llenado de lagos, además se utilizan aproximadamente 8 m³/s, para regar 18,000 Ha. En el Valle de México y el resto se destina al riego de 56,000 Ha. 1.3 Aspectos urbanos Pocos son hoy los habitantes de la ciudad que ocupan su tiempo en pensar en el futuro de nuestro hábitat urbano. Para la inmensa mayoría de los que vivimos aquí, nuestras preocupaciones giran en torno a otros problemas más cercanos, como la inseguridad de todos los días, los acontecimientos de nuestro trabajo y en general los asuntos de la vida cotidiana; preocuparnos por 5 nuestra ciudad y su futuro parece tener poco sentido; con las molestias que tenemos que soportar cada día es suficiente; de cualquier modo, la ciudad será mañana la misma que es hoy y la que fue ayer. Desafortunadamente las cosas no son así, las ciudades cambian de manera vertiginosa y en muchos sentidos al mismo tiempo, la nuestra no es una excepción, como no lo son tampoco la mayoría de las ciudades mexicanas; las señales están a nuestro alrededor, aunque les demos poca importancia o no las queramos ver. No todo ha sido para mal; la ciudad ha mejorado en muchos aspectos, pero esto no asegura que en el futuro las cosas sigan así. Lo que sí es seguro es que la ciudad seguirá teniendo cambios y algunos de estos serán dramáticos. Antes de hablar de ellos, conviene recordar el pasado y hacer un poco de historia. Alrededor de 1900, la Ciudad de México tenía medio millón de habitantes que se transportaban en tranvías, en coches tirados por caballos o a pie; ocupaba, con otros pueblos cercanos, una parte pequeña del Distrito Federal. Durante la primera mitad del siglo XX, la ciudad ya había integrado a otros pueblos cercanos en una gran mancha urbana; la urbe empezó a desbordar el Distrito Federal en algunos puntos, extendiéndose hacia el norte y luego al oriente por el Estado de México. Entre 1955 y 1980, el crecimiento alcanzó sus niveles más altos, continuando de manera moderada en los últimos dos decenios del siglo XX. Si la evolución de la mancha urbana a lo largo del siglo XX resulta impresionante, el crecimiento de las cifras demográficas llama necesariamente a reflexión. Entre 1960 y el 2000, la población del sur del D.F., creció nueve veces, mientras que la de los municipios conurbados del Estado de México creció quince veces; algunos municipios como Ecatepec y Coacalco vieron su población incrementada 40 y 60 veces respectivamente, por no hablar de Nezahualcóyotl, que tuvo un incremento desmesurado entre 1950 y 1980. Estos crecimientos han implicado enormes retos de urbanización, de suministro de agua y energía eléctrica, así como de construcción de vialidades y sistemas de transporte. El empleo, que constituyó en principio el motor central del crecimiento de la ciudad (más del 35 por ciento de la producción industrial se ubicaba en 1980 en la Ciudad de México, con cientos de miles de puestos de trabajo en la industria, el comercio, el sector financiero y las instituciones del Gobierno Federal que se localizaban necesariamente en la ciudad capital del país) quedó luego rebasado por la dinámica poblacional, hasta convertirse en el principal problema a partir de 1983, en que su población hubo de enfrentar una larga crisis que se mantuvo a lo largo de toda la década de los ochenta y una parte de los noventa. La Ciudad de México terminó siendo la mayor concentración de desempleados del país. Podríamos decir que tres fueron los factores que incidieron en esta crisis originada en el centralismo político y económico de la nación: 6 1) La instrumentación del modelo económico neoliberal y la integración del país a los mercados globales requería mayores niveles de eficiencia y productividad que los que venían operando en nuestra economía; las empresas poco competitivas tuvieron que cerrar, mientras que el resto se vió obligado a realizar despidos considerablesde personal. Si la planta productiva de la Ciudad de México representaba más de la tercera parte de la nacional, tiene sentido suponer que, al menos, la cuarta parte de los desempleados se ubicaran en la Ciudad de México. 2) De la misma manera, la enorme reducción de empleados, experimentada por el gobierno federal, tuvo también su mayor impacto en la Ciudad de México. 3) El crecimiento acelerado y descontrolado de la urbe se traducía en enormes desequilibrios internos, tanto en la ubicación de infraestructura (vial, telefónica, etcétera) como de las fuentes de trabajo y de las zonas residenciales. Las consecuencias de todo esto fueron múltiples, no obstante que la productividad de los trabajadores del Distrito Federal es la más alta de todas las ciudades del país, al igual que el nivel de escolaridad de su población; el ingreso medio de sus trabajadores ha estado rezagado respecto al de la mayor parte de las ciudades del país, en virtud de la sobreoferta de mano de obra y, sobre todo, de capacidad intelectual. Aunado al problema de desempleo y bajos salarios, las restricciones económicas aplicadas por el Gobierno Federal entre 1983 y 1989, en acatamiento a los programas dictados por el Fondo Monetario Internacional a los países deudores como el nuestro, significaron el estancamiento de las inversiones gubernamentales en la ciudad y el deterioro de los servicios públicos de salud, educación y gestión social. Al principio de la década de los años noventa, la sensación dominante de los habitantes de la capital era de saturación, de apiñamiento y de ahogo; era la experiencia de embotellamientos continuos del tráfico, de la falta de agua, de los altos índices de contaminación, de la saturación en el aeropuerto, en los centros comerciales, en los parque públicos, de la falta de ambulancias y de camas de hospital. Por otra parte, el ritmo de crecimiento de la población urbana disminuyó, en términos generales, a lo largo de la década; pero, en particular la población decreció en las delegaciones céntricas (Cuauhtémoc, Venustiano Carranza, Benito Juárez, Miguel Hidalgo e Iztacalco), generando en ellas un fenómeno de desahogo, visible para sus habitantes y para quienes acudían a ellas a realizar sus actividades laborales. La ciudad se fue descongestionando, en la medida que sectores importantes de la población decidieron realizar sus actividades en sitios cercanos a su domicilio, aunque esto los moviese al sector informal, que ya para 1995 representaba el 59 por ciento de todos los puestos de trabajo de la 7 ciudad. Gracias a ello, el transporte urbano contó con capacidad para enfrentar la demanda sin realizar mayores inversiones. El desarrollo de las ciudades medias en el centro-norte y norte del país, que han ofrecido mejores salarios y mejores condiciones de trabajo, ha generado una corriente migratoria de jóvenes bien preparados, que se han marchado de la capital hacia dichos centros urbanos, mientras que la población inmigrante que llega a la metrópoli continúa siendo rural, mayoritariamente campesina y de bajos niveles de escolaridad, con un nivel reducido de demanda en diferentes servicios públicos. Todos estos fenómenos, en su conjunto, además de la disminución de la actividad económica, han contribuido a generar la sensación de una leve mejoría o, por lo menos, de "no deterioro", que la población capitalina experimenta actualmente, aunque las inversiones en infraestructura se hubiesen mantenido reducidas durante la última década, concentrándose sólo en rubros y lugares muy específicos (como la construcción de unos cuantos pasos a desnivel, la ampliación de alguna línea del metro o la apertura de una nueva vialidad). La pregunta que quizás deberíamos hacernos es: ¿Cuánto tiempo más pueden seguir las cosas así? Esto, de alguna manera, implica pensar en el futuro. Una situación cuyo origen es totalmente ajeno a nuestra ciudad, pero del que no es posible sustraerse, tiene que ver con la conformación de las llamadas ciudades globales, de las cuales existen unas quince en todo el planeta, siendo la Ciudad de México una de ellas. Así, como consecuencia del actual modelo económico mundial, sustentado en los avances tecnológicos de las comunicaciones y la computación, existe un número cada día mayor de empresas que han decidido vender sus productos y/o servicios alrededor del mundo. Para ello, las empresas requieren contar con oficinas y plantas regionales desde las cuales promover sus productos, distribuirlos y competir en los mercados locales; en muchos casos incluso fabrican o integran esos productos localmente para minimizar sus costos de transporte. Una de estas regiones, con una población que habrá de superar pronto los 250 millones de personas, está formada por México, Centro América, el Caribe y el Norte de Sudamérica (Colombia y Venezuela). Por razones de idioma, de infraestructura, de telecomunicaciones y de transporte, los mercados de esta amplia región pueden ser controlados desde un solo centro: la Ciudad de México. En los próximos meses y años, es altamente probable que veamos instalarse en México a bancos internacionales, empresas de transporte, farmacéuticas, fabricantes de maquinaria, industrias automotrices, empresas de telecomunicaciones, firmas de ingeniería y publicidad, etcétera, atraídas por la existencia misma de la gran ciudad con toda su infraestructura (agua, electricidad, carreteras, telecomunicaciones y mano de obra altamente calificada). 8 Este fenómeno, que ha empezado a darse con impactos muy localizados (Cuajimalpa, Huixquilucan y Miguel Hidalgo), tendrá impactos previsibles de diversa índole, dando lugar a la aparición y multiplicación de cuellos de botella en materia de vialidades, de transporte, de distribución de energía eléctrica y agua, así como de alcantarillado. Las razones de todo esto son claras pues las empresas internacionales, al instalarse en México, en condiciones similares a las de otros países, generarán demandas que, para ser satisfechas producirán faltantes en otras zonas de la ciudad. Por otra parte, las derramas económicas de esas empresas en materia de salarios elevados darán lugar, a su vez, a demandas domésticas de alta calidad para varios tipos de suministros que se traducirán igual, y necesariamente, en carencias en las zonas habitacionales de menores ingresos. Si a estos desequilibrios totalmente previsibles agregamos las políticas de restricción que se han aplicado al gasto público de la ciudad durante los últimos años, primero como parte de una estrategia orientada a reducir el crecimiento de la población, y luego como forma de presión y control de gobiernos locales, la conclusión inmediata es que la Ciudad de México se encamina a una crisis sociopolítica de tales dimensiones, que terminará afectando el futuro de todo el país. El problema puede plantearse en forma sistemática, como el enfrentamiento de dos modelos opuestos, el de la gran ciudad global, moderna y bien dotada de recursos humanos, financieros y materiales, con el otro modelo, el de la ciudad capital de un país empobrecido, con grandes carencias, graves problemas sociales y la ausencia total de un plan de desarrollo a mediano y largo plazo. Uno de los aspectos fundamentales de esta nueva crisis que se acerca tiene que ver con la vivienda, problema que se dejó crecer irresponsablemente a lo largo del siglo XX, y que la ciudad habrá de enfrentar con costos muy altos en los próximos años. El problema tiene varias facetas, con un origen común: decisiones tomadas con criterios pragmáticos de muy corto plazo, ignorando los costos futuros que acarrearían necesariamente. Seguramente el caso más conocido es el de las rentas congeladas. Algunos gobiernos de la ciudad, defendiendo supuestamente los derechos de los trabajadores y de los grupos sociales más débiles, cargaron los costosde la inflación a los caseros, reventando el mercado de viviendas rentadas y generando problemas tanto de viviendas como en la industria de la construcción, durante la década de los años cincuenta y sesenta, cuando aún no terminan de superarse. Los problemas de la vivienda no terminan allí; se ramifican a la insuficiencia en la distribución del agua y la falta de servicios. Sin embargo, señalamos aquí sólo uno: el creciente desequilibrio que se define a partir de la existencia de un domicilio fijo y estable, ligado a la vivienda adquirida por el trabajador, y la variación recurrente de los sitios de trabajo. El resultado neto es que las distancias entre domicilio y centro de actividad manifiestan una tendencia clara 9 de crecimiento, con una consecuencia directa en la eficiencia productiva de la ciudad y con el incremento en la demanda de transporte y contaminación, con niveles muy superiores al del crecimiento mismo de la población. Otro problema grave, gestado hace tres o cuatro décadas, y que constituye una situación acuciante es el de la inexistencia de áreas verdes. Normalmente, las ciudades del mundo cuentan con normas mínimas sobre la existencia y distribución de áreas verdes y las reservas territoriales con que deben contar, para asegurar, por una parte, el bienestar y esparcimiento de la población y, por otra, la recarga de los mantos acuíferos por la lluvia. Tales normas han sido ignoradas desde la década de los sesenta, tanto por fraccionadores y desarrolladores inmobiliarios, como por las autoridades gubernamentales; ello ha permitido que la ciudad sea cada vez más inhóspita, especialmente para los habitantes de menos recursos. Es difícil imaginar cómo podrá ser la Ciudad de México en el futuro, digamos en veinte años o en cincuenta, pero quizá sí podamos hacernos algunas preguntas específicas y sobre todo relevantes: ¿Qué tanto seguirá expandiéndose la mancha urbana y hacia dónde? ¿Qué medidas y proyectos deberán iniciarse para enfrentar ese crecimiento? ¿Volverá la Ciudad de México a convertirse en el lugar de oportunidades y progreso que alguna vez fue? ¿Continuarán presentándose y expandiéndose zonas de envejecimiento urbano como las que hoy existen en las delegaciones Cuauhtémoc y Venustiano Carranza? ¿Será posible regresar a los niveles de seguridad pública que gozábamos hace 20 o 30 años? Para contestar estas preguntas, al menos parcialmente, tenemos que pensar en tres escenarios diferentes y probablemente en la combinación de ellos: 1. Se controla el crecimiento de la población mediante el desarrollo continuado de ciudades alternas con mejores ofertas económicas y de empleo. 2. Se continúa sin un proyecto específico, dejando que las cosas se arreglen solas, y restringiendo el gasto público en el Distrito Federal. 3. Se fortalece el rol de ciudad global, fomentando el establecimiento de nuevas empresas transnacionales. En el primer escenario veríamos la continuación de los fenómenos de envejecimiento y deterioro de amplias zonas de la ciudad, el crecimiento demográfico sería reducido y probablemente la población de amplias zonas tendría sensaciones de mejoría. En el segundo escenario el deterioro de la ciudad se aceleraría, al igual que los procesos de migración proveniente de las zonas rurales, con los efectos consiguientes en los niveles de saturación de los servicios públicos. El crecimiento de la mancha continuaría hacia el norte y oriente de su ubicación actual, alcanzando seguramente a los estados de Hidalgo y Tlaxcala. En el tercer escenario, que podría ser el más optimista en términos económicos, nos estaríamos enfrentando también a enormes problemas sociales, en la medida que la ciudad regresaría a los niveles de crecimiento de los años setenta, pero con mucho mayores demandas de vialidad, transporte e infraestructura urbana, con graves desabastos en las zonas orientales y del norte. 10 La situación más difícil se enfrentaría en un escenario en el que se combinen las condiciones de ciudad global, sin que exista un proyecto específico interno. El gran incremento de la población en el Distrito Federal se debe a la migración de los habitantes de provincia al D.F., y al alto índice de natalidad, principalmente. En efecto, en la Republica Mexicana, el 55% de la población ha cambiado su residencia de la entidad federativa de origen y el 0.6 % proviene de países extranjeros. En el Valle de México habita el 14.5 % de la población total del país, concentra el 35 % de la actividad industrial y el 70 % de los servicios de todo el territorio nacional. 1.4 Una salida para el agua Los problemas de drenaje en la cuenca del Valle de México se remontan a la época prehispánica, ya, que la ciudad carecía de un sistema para desalojar las aguas producidas por los habitantes en sus diferentes actividades. Las casas no tenían drenaje pero utilizaban varias acequias que conducían sus caudales hasta el lago de Texcoco, que en aquella época estaba a un nivel inferior al de la ciudad, lo cual facilitaba la conducción que era por gravedad. Ya en la época prehispánica se presentaba el problema de la evacuación de las aguas fuera del Valle de México produciéndose incontables inundaciones de las que podemos citar entre otras: • 1449 durante el gobierno de Moctezuma Ilhuicamina. • 1498 durante el gobierno de Ahuizotl. • 1555 durante el gobierno del Virrey Luis de Velasco. • 1579/80 durante el gobierno del Virrey Martín Enríquez de Almanza. • 1604 durante el gobierno del Virrey Montesclaros. • 1629 durante el gobierno del Virrey Luis de Velasco. • 1707-1714 durante el gobierno del Virrey José Luna. • 1747 durante el gobierno del Virrey Revillagigedo. Ante el inusitado crecimiento poblacional así como la imaginación dieron origen a la creación del comercio interno, aparición de empleos absorbidos por el auge constructivo de la época, y finalmente, ante la saturación del área urbana, todo esto causa que los sistemas de drenaje resultaran insuficientes, por ello empezaron a aparecer inundaciones. El grave deterioro y la disminución de su capacidad para desalojar las aguas del Valle de México, estaban relacionados con el hundimiento de la ciudad. Entonces la Dirección General de Obras Hidráulicas del D.F., creada en 1953, formuló un plan para resolver los problemas de hundimientos, inundaciones y abastecimiento de agua potable, consistente en: 11 1) Utilizar hasta donde sea admisible, el alcantarillado existente, aliviando su trabajo en la época de lluvias por medio de conductos interconectores que limiten las áreas tributarias de cada colector, a valores compatibles con sus dimensiones y pendientes. 2) Instalar una planta de bombeo con capacidad de 80 metros cúbicos por segundo y construir un túnel para el mismo caudal, que descargaría las aguas negras y de lluvia en el Gran Canal del Desagüe, a la altura de San Cristóbal Ecatepec. 3) Entubar el primer tramo del Gran Canal del Desagüe y la prolongación sur, ya que su existencia es un serio problema Sanitario para la población. 4) Ampliar la red de colectores hacia las regiones del Distrito Federal que no las poseen, mismos que ahora ya construidos se mencionarán en este trabajo más adelante. La problemática actual del control de inundaciones en la ciudad puede agruparse en los siguientes grandes rubros: 1) Problemas Locales Los problemas de tipo local se derivan de las lluvias, que en el Valle de México se caracterizan por su gran intensidad, aunque son de corta duración y extensión. Los principales son los que ocurren en las barrancas, los que se presentan en las vialidades y los que se presentan en zonas bajas. Los principales aspectos ligados con cada uno de ellos son: 1.1) Problemas en las barrancas En las zonas periféricas de la ciudad se conservan todavía los ríos en forma natural (no han sido entubados), pero el crecimientourbano ha provocado un aumento en la magnitud y la velocidad de los escurrimientos. En estos ríos, la mayoría del poniente de la ciudad, pero algunos del sur, y otros en la vertiente de la sierra de Guadalupe, la mancha urbana ha ocupado por una parte los cauces y por otra las barrancas, propiciando problemas que ponen en riesgo no sólo las propiedades, sino, lo que es peor, la vida de la población. Así, en el año 1998 tuvimos problemas muy importantes en Cuajimalpa y Milpa Alta, donde perdieron la vida 3 personas y se dañaron muchas casas, y en 1999, en el río Cuautepec, al menos en tres ocasiones. Adicionalmente se han presentado deslaves en varias barrancas y existe un gran número de casas en riesgo de venirse abajo por estar construidas en la orilla de las barrancas y muchas veces en zonas de rellenos. 12 Figura 1.2 Vista de una inundación en la Ciudad de México Para disminuir el riesgo, deben tomarse medidas de largo plazo (reforestación, fijación de cuencas, construcción de presas, etcétera) y acciones urgentes que implican ofrecer alternativas de vivienda a quienes están en situación de riesgo. 1.2) Problemas en las vialidades. Cuando ocurren tormentas de gran intensidad, la capacidad de drenaje de la red secundaria (y en algunos casos primaria), resulta insuficiente durante algunas decenas de minutos. Figura 1.3 Problemas viales causados por las inundaciones Aunque es práctica y económicamente imposible resolver definitivamente estos problemas, sí pueden lograrse mejoras importantes que permitan reducir el nivel y el tiempo de los encharcamientos. Así, en los últimos años se ha trabajado con buenos resultados en los pasos a desnivel de avenida Chapultepec e Insurgentes; diagonal San Antonio y Periférico; la zona del Caracol, frente a Periférico Sur, etcétera, y se tienen estudiados 80 sitios adicionales para reducir sensiblemente los encharcamientos los próximos años. 1.3) Problemas en las zonas bajas. 13 En muchas ocasiones se han asentado desarrollos urbanos en zonas bajas bastante amplias, en las que naturalmente el escurrimiento tiende a acumularse. De los cuales "Ejército de Oriente" es un ejemplo claro, aunque pueden clasificarse como locales, requieren de soluciones ligadas al Sistema General de Drenaje; es decir; se requiere hacer una conexión a algún punto de la red primaria con menor cota que el punto más bajo del asentamiento y, a su vez, verificar que la red primaria escogida tenga capacidad para conducir la descarga adicional hasta el Sistema Principal Por otra parte, dado que tanto los colectores de la red primaria, como el Sistema Principal de Drenaje, trabajan frecuentemente con carga, puede ocurrir (como ya ocurrió en "Ejército de Oriente") que los niveles en estos sistemas (ya sea la red primaria o el Sistema Principal) induzcan un derrame de aguas negras que inunde la zona baja. La solución a este problema es compleja y está ligada a los problemas globales que se comentarán más adelante. 2) Problemas Globales Los problemas globales de control de avenidas en la ciudad, están relacionados con lluvias más persistentes y generalizadas en la cuenca que, afortunadamente, ocurren con menor probabilidad que las de gran intensidad y corta duración. No obstante, es muy importante darles solución porque la insuficiencia del Sistema General de Drenaje puede dar lugar a inundaciones verdaderamente catastróficas. En la actualidad ya se han presentado evidencias de que la capacidad de descarga del sistema general es insuficiente: muchos tramos del Sistema de Drenaje Profundo han trabajado con carga varias veces al año y ya se ha presentado el caso de que el agua negra suba por las lumbreras y se derrame en las calles (el caso más reciente fue el derrame por la lumbrera 3 del Interceptor Oriente-Oriente, que inundó la zona de Ejército de Oriente, por lo que se optó elevar la chimenea de la lumbrera 10 metros y colocar equipo de bombeo en la caja de regulación donde se incorpora el colector). Lo mismo ha ocurrido con el Interceptor Poniente, donde ha sido necesario tapar la parte superior de las lumbreras más bajas y en el río Churubusco, que ha derramado por sus chimeneas a la altura de la colonia Moderna, como ocurrió en el año 2001. Las razones por las que el Sistema General está en una situación tan crítica, son diversas. A continuación se describirán las más importantes: El balance entre la capacidad de descarga y el área incorporada al servicio, ha sido cada vez más desfavorable para la primera. Por una parte de las tres salidas del Valle (tajo de Nochistongo, el Drenaje Profundo y el Gran Canal), el Gran Canal ha venido reduciendo paulatinamente su capacidad de descarga de 90 m³/s hace 30 años a 12 m³/s actualmente, y por la otra, el Sistema de Drenaje Profundo, además de suplir la falta de capacidad del Gran Canal, ha recibido la conexión de áreas cada vez mayores para drenar las zonas Sur y Sureste de la ciudad. 14 La solución a este problema, para un horizonte de unos 25 años, fue planteada en el Plan Maestro de Drenaje en 1995. Está integrada por obras que incrementarán la capacidad de descarga en 40 m³/s por el oriente y 30 m³/s por el poniente, así como la capacidad de almacenamiento para regulación de avenidas en 5.5 millones de metros cúbicos las cuales implican inversiones cuantiosas y tiempos de construcción de varios años. El problema se presenta principalmente en vialidades que se encuentran abajo del Interceptor del Poniente (donde los colectores pierden pendiente), es decir, desde el periférico hasta Insurgentes, pero ocurren también en depresiones (en los llamados columpios y los pasos a desnivel). Estos encharcamientos producen daños económicos por el retraso en las actividades de la población y efectos negativos en el Gobierno del Distrito Federal. Por lo cual, se creó la planta de bombeo “Río Hondo” en Naucalpan Estado de México, la cual capta el agua proveniente del interceptor poniente y la descarga en el río del mismo nombre. 1.5 El hundimiento de la ciudad La urgencia de lograr un mayor abastecimiento de agua había llevado a perforar numerosos pozos, lo que, a su vez, afectó seriamente los mantos acuíferos del subsuelo. Una primera consecuencia fue incrementar de manera alarmante el proceso que se conoce como “hundimiento general del Valle de México”. Las redes de alcantarillado comenzaron a sufrir graves daños. Finalmente, el hundimiento fue así mismo causa de que, sobre todo la zona central de la ciudad, se convirtiera en el área de menor elevación dentro de la cuenca. Desde el punto de vista geohidrológico, la cuenca del Valle de México es una gran olla cuyas paredes y fondos impermeables están constituidos por rocas volcánicas. Esa olla esta rellena de sedimentos fluviales, lacustres y volcánicos que van desde arenas gruesas hasta arcillas con altos contenidos de agua. Dentro de este marco histórico, geológico e hidrológico funciona el sistema de drenaje del Distrito Federal. Los hundimientos de la Ciudad de México se pueden apreciar en la figura 1.4. 15 Figura 1.4 Hundimientos de la Ciudad de México en el pasado siglo. A principios de siglo hasta 1936, los hundimientos de la ciudad de México se mantuvieron en el orden de cinco centímetros por año. Al aumentar la demanda de agua, se inició la perforación de pozos profundos, y entre 1938 y 1948, el hundimiento en el centro del Distrito Federal se incrementó a 18 cm., por año, para llegar después a 30 y 50 cm., anuales. Como consecuencia, el drenaje proyectado para trabajar por gravedad requirió de bombeo para elevar las aguas hasta el nivel de gran Canal, con un gran incremento en los costos de operación y mantenimiento. En 1960 se construyeron el Interceptor y Emisor del Poniente, con el objeto de recibir y desalojar las aguas del oeste de la cuenca, descargándolas através del Tajo de Nochistongo. No obstante el desmesurado crecimiento de la ciudad volvió insuficientes las capacidades de drenaje del Gran canal y del Emisor del poniente en 1970; ya el hundimiento había sido tal que el nivel del lago de Texcoco, que en 1970 se hallaba a 1.90 metros por debajo del centro de la ciudad, se encontraba más arriba. Se requería de un sistema de drenaje que no fuera afectado por los asentamientos del terreno, que no necesitara bombeo y que expulsara las aguas por una cuarta salida artificial; era necesario construir el sistema de Drenaje Profundo de la Ciudad de México, el plan de construcción definitivo de esta gigantesca obra fue aprobado en 1967, iniciándose los trabajos en abril del mismo año. 16 Aunque la construcción del drenaje Profundo permitió reducir considerablemente las áreas de aportación al Gran Canal, los problemas de hundimiento han ocasionado que éste pierda pendiente, al grado de que en los primeros 20 kilómetros ya es prácticamente nula y en los próximos años se irá invirtiendo (figura 1.5). 1.6 Obras de drenaje Respuesta efectiva durante algunas décadas fue la construcción del gran canal del desagüe y del túnel de Tequisquiac mismos que se concluyeron en 1900. Fue ideado para servir a un conglomerado no mayor a un millón de habitantes y con una profundidad de 1.90 metros debajo del nivel de la Ciudad de México. Sin embargo, a partir sobretodo de los años posteriores a la consumación de la Revolución (1930) el continuo crecimiento de la metrópoli, primero en forma lenta y luego en forma explosiva, trajo la necesidad de un nuevo replanteamiento de la cuestión. Todas las obras de drenaje incluyendo el gran Canal del Desagüe se proyectaron para funcionar por gravedad y de esta manera funcionaron originalmente, sin embargo, debido a los hundimientos de la ciudad se formaron columpios y contra pendientes en las descargas del Gran Canal que produjeron en la época de lluvias serias inundaciones lo que obligó a las autoridades a instalar 29 Plantas de Bombeo en diversas zonas de la ciudad así como a sobreelevar los bordos del Gran Canal para conservar su capacidad de conducción, construir tanques de tormenta y ampliar la red de colectores y atarjeas. Entre las principales obras destacan el Interceptor y Emisor del Poniente, que fue la tercera salida para desalojar las aguas del Valle; colector y planta de bombeo Aculco, entubamiento del Río Consulado; prolongación sur del Gran Canal y un sistema de presas a manera de regular las aguas de los ríos del poniente del Distrito Federal. Al entubar los canales de aguas residuales que cruzaban la ciudad, se logró el saneamiento de amplias zonas urbanas, ya que el desalojo de esas aguas mediante conductos cerrados mejoró el funcionamiento hidráulico, así mismo, se construyeron amplias avenidas en su exterior lo que forma parte de un nuevo sistema vial del Distrito Federal. Así los ríos y canales como Churubusco, Magdalena, San Ángel, La Piedad, Tacubaya, Consulado, Miramontes y San Joaquín, al quedar entubados total o parcialmente incrementaron la longitud de varias avenidas. 17 Figura 1.5 Vista del Drenaje Profundo en construcción 18 Entre los primeros sistemas de desagüe de la ciudad tenemos: • El Interceptor del Poniente, construido con anterioridad, que recibe y desaloja los escurrimientos de la zona alta del poniente de la cuenca situada por encima de la elevación 2,260 metros sobre el nivel del mar, y las conduce al lago de Zumpango o al tajo de Nochistongo, después de satisfacer las demandas de riego. • El Canal del Desagüe, que drena por bombeo actualmente la zona baja de la ciudad situada en terrenos del antigüo lago, en su origen (año de 1900), fue construido para un gasto de 5 metros cúbicos por segundo en los primeros 5 kilómetros y 17.5 metros cúbicos por segundo en los restantes; y en ocasiones trabajo peligrosamente hasta con gastos máximos de 150 metros cúbicos por segundo mediante la construcción y sobreelevación de bordos marginales. En sus bordos están instaladas las 29 plantas de bombeo con capacidad de 220 metros cúbicos por segundo. • El Río Churubusco, que funciona como estructura auxiliar drenando por medio de una planta de bombeo en Aculco, de 40 metros cúbicos por segundo de capacidad, la parte sur de la ciudad; otras dos plantas de bombeo en la descarga del colector de Iztapalapa y en la del colector de Ejército de Oriente ambas con una capacidad de 9 metros cúbicos por segundo cada una, conduciendo los escurrimientos al lago de Texcoco, donde son regularizados y posteriormente encausados al Gran Canal, aguas abajo en el kilómetro 17. La construcción de infraestructura para proporcionar otros servicios urbanos a la población, como es el caso del Sistema de Transporte Colectivo Metro, obligó a modificar el sistema de funcionamiento hidráulico en algunos tramos de colectores, ya que para evitar la interferencia con el cajón del recorrido del metro fue necesario construir sifones invertidos, lo cual se tradujo en una disminución de la capacidad hidráulica de conducción y de problemas de azolvamiento en las partes bajas. Por otro lado, el crecimiento urbano que se ha extendido hacia las partes altas, principalmente en el poniente, ha provocado un cambio en el uso del suelo incrementando los escurrimientos hacia las partes bajas. La erosión de los suelos, también en el Poniente, ha producido deterioro de los mismos, por lo que representa el acarreo de materiales hacia las partes bajas, penetrando en los elementos del sistema de drenaje provocando azolvamientos acelerados y por ende una disminución en la capacidad de conducción hidráulica. 19 DESAGÜE DE LA CUENCA DEL VALLE DE MEXICO Ante la problemática de los grandes escurrimientos que se generan por las condiciones climatológicas y fisiográficas de la cuenca, los cuales, aumentan día con día debido al crecimiento desmedido de la mancha urbana; los habitantes de la ciudad se han preocupado por construir obras de drenaje para desalojar con eficiencia las aguas negras que la población produce, en conjunto con la de tipo pluvial. 2.1 Sistema de desagüe Actualmente el desagüe de la cuenca del Valle de México, es un sistema que se caracteriza por contar con cauces de conducción superficial, a través de canales y ríos a cielo abierto o mediante atarjeas, colectores e interceptores; las estructuras hidráulicas del sistema de drenaje que desalojan el agua fuera de la cuenca son: • Los dos túneles de Tequisquiac, que descargan en el Río Salado las aguas que conducen el Gran Canal de Desagüe, el cual drena la mayor parte del área del Distrito Federal. • El Tajo de Nochistongo, que descarga en el Río el Salto las aguas del Emisor del Poniente, que es continuación del interceptor del mismo nombre, el cual recibe parte del agua que escurre de la zona montañosa del poniente. • Río Churubusco, conducto que drena la zona sur y poniente del Distrito Federal, y conduce sus aguas al vaso de Texcoco, donde son reguladas para conducirlas al Gran Canal de Desagüe. • Río de la Piedad, conduce las aguas provenientes del Poniente y de la zona Centro del Distrito Federal para descargarlas en el Gran Canal de Desagüe. • En la zona Sur existe un conjunto de conductos que drenan hacia el Río Churubusco; estos son: Canal de Miramontes, Río San Buenaventura, Canal Nacional y Canal de Chalco. • En la zona Norte, también existen otros como son: El Río de los Remedios, San Javier y Tlalnepantla, que descargan al Gran Canal de Desagüe. • En la zona Centro existe el Río del Consulado, que también descarga al Gran Canal de Desagüe. 20 • En la zona Poniente, como parte del sistema de desagüe, existe un sistema interconectado de presas, las cuales tienen como función regular los escurrimientosque se generan en las partes altas, a fin de que posteriormente ingresen al sistema de colectores. • Parte muy importante del sistema de desagüe es el sistema de Drenaje Profundo, ya que con su construcción se puso a salvo a la Ciudad de México de una posible inundación catastrófica, en caso de que presentara una falla el Gran Canal de Desagüe. 2.2 Una salida para el agua (emisores y colectores) A partir de 1975, año en que se concluyó la primera etapa del drenaje profundo, este se convirtió en uno de los componentes más importantes del sistema de desagüe. Consta de varios interceptores que fluyen hacia un mismo conducto para evacuar las aguas. Por sus características de construcción y por la profundidad a que se encuentra, no es afectado por el hundimiento y opera por gravedad, por lo que es una obra durable y económica de largo plazo. Actualmente, el drenaje profundo esta compuesto por las estructuras que se describen a continuación. 2.2.1 Emisor Central Comienza en Cuautepec, en la delegación Gustavo A. Madero, atraviesa la autopista México-Querétaro a la altura de Cuautitlán y continúa paralelamente a ésta hasta el puente de Jorobas, donde le vuelve a atravesar. Ahí se dividen las cuencas del Valle de México y del Río El Salto-Tlamaco y posteriormente al Río Tula y a la presa Endo, que satisface las demandas de riego de la zona. El Río Tula es influente del Moctezuma y este a su vez, del Panuco, que descarga en el Golfo de México. La función más importante del Emisor Central es conducir fuera de la cuenca del Valle de México las aguas de los interceptores Centro-Poniente, Central y Oriente. 2.2.2 Interceptor Centro-Centro Este interceptor une los interceptores Oriente y Central. Comienza en la lumbrera 1, ubicada en la esquina de las calles Dr. Duran y Dr. J. M. Vértiz, y termina en la lumbrera 4, en Agiabampo y Francisco del Paso y Troncoso. En el corto plazo beneficiará a algunas colonias de la zona centro del Distrito Federal. Para esto se construyó una estructura de captación para el colector 10 en la lumbrera 2. En el mediano plazo conducirá las aguas del interceptor Oriente, que a su vez aliviará al Río Churubusco y al túnel semiprofundo Canal Nacional–Canal de Chalco. 2.2.3 Interceptor Central 21 Este conducto se encuentra construido desde la lumbrera 4, en el cruce de las avenidas Dr. Vértiz y Obrero Mundial, hasta la lumbrera 0 del Emisor central, en Cuautepec. Alivia al Río de la Piedad y capta los colectores de Tabasco, 5 de Mayo, Héroes, Río Consulado, Cuitláhuac, Fortuna y Moyobampa. También cuenta con Obras de Toma de los ríos de los Remedios, Tlalnepantla, San Javier y Cuautepec. Beneficia a las delegaciones Gustavo A. Madero, Azcapotzalco, Cuauhtémoc y parte de la Benito Juárez. 2.2.4 Interceptor Oriente Principia en el gran Canal de Desagüe, donde se localiza la Obra de Toma que continua con sección rectangular hasta la lumbrera 8C ubicada en la colonia Salvador Díaz Mirón y termina en la lumbrera 0 del Emisor Central, en Cuautepec. La función principal de este túnel es aliviar al Gran Canal de Desagüe, del cual depende para su drenaje gran parte del centro y norte del Distrito Federal, aunque también cuenta con una captación en la lumbrera 13 para el desfogue de la laguna de regulación El Arbolillo en Cuautepec, con la que se beneficia una parte de la delegación Gustavo A. Madero. 2.2.5 Interceptor Centro - Poniente Comienza en la lumbrera 14 del Interceptor Poniente, cerca del Museo Tecnológico de la Comisión Federal de Electricidad, en la segunda sección de Chapultepec, y termina en la lumbrera 1 del Emisor Central, en el cerro del Tenayo. Posee estructuras de captación en cinco lumbreras, que captan a los colectores Rubén Darío, Río San Joaquín, Refinería Trujillo, Salomón Lerdo de Tejada y al colector 15 y benefician a gran parte de las delegaciones Miguel Hidalgo y Azcapotzalco. Además alivian al interceptor del Poniente en la lumbrera 14. 2.2.6 Interceptor Oriente - Sur Inicia en la lumbrera 1 ubicada en Exhacienda San Nicolás y Avenida de las Torres, Colonia Iztapalapa, capta agua residual y pluvial de gran parte de la delegación Iztapalapa. En un segundo tramo este interceptor se conecta con el interceptor Oriente. Cuenta con 11 estructuras de captación, que benefician, además a las delegaciones Iztacalco y Venustiano Carranza. 2.2.7 Interceptor Oriente - Oriente Su trazo se inicia en la esquina norponiente de la laguna de regulación “El Salado”, en el cruce de las avenidas Texcoco y Kennedy, para concluir en la lumbrera 6, del interceptor Oriente-Sur, en la esquina de Canal de San Juan e Ignacio Zaragoza. 22 Por medio de 4 lumbreras capta los colectores que drenan la zona nororiente de la delegación Iztapalapa, la laguna de regulación “el Salado”, que a su vez reciben la aportación de los colectores Kennedy y Zaragoza Norte, y los colectores Las Torres, Santa Martha–Ejército de Oriente, entre otros. En cuanto a la infraestructura de Colectores Semiprofundos, destacan: 2.2.8 Colector Semiprofundo Canal Nacional – Canal de Chalco Este colector de 5.9 kilómetros de longitud y 3.10 metros de diámetro, conduce sus aguas a la Laguna de Regulación Ciénaga Grande. Su caudal es conducido hacia el Interceptor Oriente o al Río Churubusco mediante la planta de bombeo Miramontes. Con esta obra se da servicio principalmente a los habitantes de las delegaciones Coyoacán e Iztapalapa, y una parte de la delegación Xochimilco. 2.2.9 Colector Semiprofundo de Iztapalapa Tiene una longitud de 5,500 metros, capta gran parte de la delegación Iztapalapa, conduce las aguas hasta la planta de bombeo Central de Abasto II, que las incorpora al Río Churubusco. También recibe los desfogues de las lagunas Mayor y Menor de Iztapalapa, que favorecen la parte noreste de esta delegación 2.2.10 Colector Semiprofundo Obrero Mundial Tiene una longitud de 800 metros, diámetro de 3.20 metros y dos lumbreras. Su trazo es paralelo al río la Piedad, capta a este último en la lumbrera 2 por medio del colector Xochicalco, y capta, los escurrimientos de la zona poniente de la delegación Benito Juárez a través del colector pestalozzi, para descargarlos posteriormente en la lumbrera 4 del Interceptor Central. En la figura 1 del apéndice, se muestra el plano general de drenaje de la Ciudad de México. A continuación aparece una tabla, en la que se muestran los sistemas de drenaje y sus características: 23 DRENAJE PROFUNDO Y SEMIPROFUNDO OBRA TERMINADA OBRA LONGITUD DIAMETRO CAPACIDAD PENDIENTE PROFUNDIDAD ( Km ) ( m ) ( m3/s ) ( m/Km. ) ( m ) Mínima Máxima EMISOR 50 6.50 220 2 48 217 INTERCEPTOR CENTRAL 16 5 90 0.5 22 41 INTERCEPTOR CENTRO-CENTRO 3.7 5 90 0.02 25 26 INTERCEPTOR ORIENTE 15 5 85 0.5 37 55 INTERCEPTOR CENTRO-PONIENTE 16.5 4 40 1.3 22 51 COLECTOR SEMIPROFUNDO IZTAPALAPA 5.5 3.20 20 0.0 11.5 15.5 COLECTOR SEMIPROFUNDO OBRERO MUNDIAL0.8 3.20 20 1.5 10 16 COLECTOR SEMIPROFUNDO CANAL NACIONAL- CANAL CHALCO 3.2 3.10 20 0.15 15 17 Tabla 2.1 2.3 Lumbreras Durante la fase de proyecto de los túneles del drenaje profundo, en función de sus longitudes y profundidades, y con el respaldo de los estudios técnico– económicos, se diseñan accesos verticales conocidos como lumbreras, mediante los cuales se ejecutan todas las operaciones necesarias para construir los túneles, o para instalar las captaciones necesarias para drenar las aguas de la superficie hacia el drenaje profundo. El diámetro y profundidad de las lumbreras, esta regido por el tipo de herramientas que se requieren para la excavación del túnel y por el nivel de la plantilla del mismo. Los diámetros efectivos han sido de 6, 9 y 12 m., con profundidades de 15 m., hasta 220 m. Excepcionalmente se han construido lumbreras de mayor diámetro, cuyo propósito ya no es el de ser un acceso al túnel, sino que obedece a requerimientos hidráulicos (cuando se integran algunas estaciones de bombeo). El procedimiento para construir una lumbrera depende fundamentalmente de la naturaleza del suelo que la aloje, pero también de los avances y recursos técnicos con que se cuente. 24 Las lumbreras del drenaje profundo en la Ciudad de México se han construido en roca, suelos compactos o densos y en suelos blandos. • Lumbreras construidas en roca. La roca, tobas y aglomerados, se encuentran en la mayoría de las lumbreras del emisor central, el cual se desarrolla desde la zona sur-poniente del área urbana de la ciudad y termina en el río el Salto en Tula Hidalgo. Para excavar tobas y conglomerados no muy compactos se emplean martillos neumáticos, mientras que para los estratos más duros y en roca, se usan explosivos. La regaza provocada por los explosivos y rozadoras, es desalojada por métodos convencionales; para el ademado de las paredes en la excavación se utilizan marcos metálicos con retaque de madera anclados adecuadamente a la roca, o bien, con concreto lanzado y posteriormente se aplica el revestimiento definitivo. • Lumbreras construidas en suelos Las lumbreras construidas en suelos se dividen en dos clases: las de suelos de consistencia blanda a firme, que normalmente se encuentran en zonas de transición y las de suelos blandos. En suelos de transición, integrados por una sucesión de estratos areno limosos, arcillo-limosos, arenas y gravas localizadas entre la zona de suelos compactos, propios de lomeríos y la denominada zona de lago formada por arcillas de consistencia blanda y muy comprensible. • En zonas de Transición Alta, ya que por lo general los suelos son de consistencia firme, la falla de fondo no preocupa y las expansiones son mínimas o despreciables. En estas situaciones se emplea la lumbrera ademada o técnica “Túnel”, que consiste en excavar en toda el área de la lumbrera hasta 2.0 m, de profundidad y se construye el brocal. Enseguida se efectúa la excavación con martillo neumático, con espacio suficiente para colocar un anillo de dovelas de concreto, el cual se ancla al suelo circundante. El núcleo central de suelo se retira para nuevamente excavar en la periferia y colocar el siguiente anillo de dovelas. Al terminar la instalación del tercer anillo, se coloca un tapón en el fondo y se realiza una inyección de lechada de cemento. La colocación de anillo e inyección se repite cuantas veces sea necesario para alcanzar la profundidad de proyecto; posteriormente, se efectúa el colocado de la losa de fondo y del muro de la lumbrera mediante cimbra deslizante. Debido a la presencia de mantos colgados en estas zonas, es necesario el bombeo de las aguas freáticas. 25 • En zonas de Transición Baja existen estratos arcillosos blandos de espesores considerables, se utiliza el procedimiento de muros colocados en sitio, conocidos como Técnica Solum y consta de las siguientes etapas: • Excavación de una zanja anular para desalojar el revestimiento de la lumbrera. La excavación se efectúa mediante perforaciones de 60 cm., de diámetro, en cada uno de los seis sectores en que se divide el perímetro anular. Entre una perforación y otra se mantienen franjas de suelo que son retiradas mediante almeja guiada. La estabilización de zanja se efectúa con lodo bentonítico. • Una vez alcanzado el nivel de desplante de los muros, se coloca el armado de refuerzos del muro en cada sector y se procede el colado continuo mediante el descenso de concreto hasta el fondo, a través de un tubo “tremie”, cuya punta debe permanecer siempre ahogada en el concreto para evitar su contaminación. Debido a que la densidad del concreto es mayor que la del lodo, este último es desplazado hacia la superficie. • Cuando han sido colocados todos los muros, se procede a excavar el núcleo hasta alcanzar la profundidad del proyecto. A partir de cierto nivel, de ser necesario, se deposita agua para evitar expansiones y una posible falla de fondo. Una vez alcanzado el nivel de proyecto de la excavación, se cuela un tapón o losa de concreto simple, sobre la que se coloca el acero de refuerzo de la losa estructural anclada perfectamente al revestimiento de la lumbrera. Una variante de este método es la llamada técnica Soletanche, que se diferencia de la técnica Solum, en el método de perforación del anillo perimetral en el que se alojará el muro, y en la solución de la junta de cada sector. En los párrafos anteriores se mencionaron brevemente los métodos de construcción de lumbreras, no se profundizó demasiado en el tema debido a que este campo es muy extenso, por lo que sería necesario profundizar con datos técnicos, que desviarían completamente el tema del que se esta hablando. 2.4 Sistema de drenaje del D.F. Para lograr el desalojo de las aguas residuales y pluviales son necesarias estructuras que permitan conducir y controlar los caudales generados desde la red secundaria y primaria hasta el Drenaje Profundo por medio de cajas de captación, colectores de alivio, cajas de control, cámaras en espiral, lumbreras y vertedores. 26 La red de drenaje del D. F., es de tipo combinado, está formado por conductos dirigidos de Poniente a Oriente siguiendo aproximadamente las pendientes del terreno; en las partes Centro-Poniente y Sur se han superpuesto conductos que escurren de Sur a Norte y descargan en las estructuras ya antes mencionadas. El sistema de drenaje tiene dos objetivos: • Desalojar las aguas residuales. • Reducir encharcamientos e inundaciones y controlarlos cuando ocurran. Para cumplir con estos objetivos, se han construido obras e instalaciones de bombeo que en la actualidad conforman un sistema muy complejo, integrado por la Red Secundaria, la Red Primaria y los Grandes Conductos. 2.4.1 La Red Secundaria La red secundaria, que recolecta las aguas residuales producidas por los usuarios del sistema hidráulico y las conduce a la red primaria junto con los escurrimientos producidos por la lluvia, esta formada por tubería con diámetros menores de 60 centímetros, y su longitud se estima en 12,326 Km., sus diámetros es de 0.30, 0.38 y 0.45 m., también se le conoce como atarjea, la cual, se localiza generalmente a la mitad de la calle, existiendo en ocasiones más de una, dependiendo de las necesidades de los usuarios. Este tipo de red después de un trayecto se une en las esquinas con otras tuberías de igual o menor diámetro, aumentando el suyo, y poder captar otras descargas de menor diámetro para después finalmente descargar sus aguas a la red primaria, su profundidad depende de las características del terreno, y de los niveles en que se encuentren las descargas domiciliarias.2.4.2 La Red Primaria La red primaria o también conocida como colector, tiene la función de recibir las descargas de agua de la red secundaria, para encausarla a los grandes conductos. La red primaria es muy extensa y compleja, tiene una longitud aproximada de 1,212 Km., de tuberías cuyos diámetros varían dependiendo del número de aportaciones de la red secundaria, los cuales son: 0.61, 0.76, 0.91, 1.07, 1.22, 1.52, 1.83, 2.13, 2.22, 2.44, 3 y 4 metros. Se caracteriza por cambios de pendiente; algunas calles alojan varios a la vez, o en ocasiones rodean otras interrumpiendo la ruta original para permitir el paso de obras viales; asimismo, tiene tramos en contra pendiente, conexiones múltiples y estructuras tipo sifón invertido. Esta red descarga en los grandes conductos; para ello se auxilia de 85 plantas de bombeo distribuidas en todo el D.F. También hay pequeños equipos para descargar 91 pasos a desnivel; incluye también para regulación de avenidas en la zona urbana, 12 tanques de tormenta y otras estructuras reguladoras, como el lago de Texcoco, el vaso del cristo, carretas, fresnos y las dos lagunas de regulación de Iztapalapa. 27 2.4.3 Los grandes conductos Lo forman el Sistema General de Desagüe, normalmente conocido como el Gran Canal, que es el sistema de desagüe mas antigüo de la cuenca del Valle de México, su función es transportar las aguas residuales generadas en la cuenca fuera de ella; a continuación un poco de historia acerca de la obra de construcción. Sería hasta el año de 1884 cuando Porfirio Díaz inició su primera reelección que se reanudaron formalmente los trabajos del desagüe-en el túnel, el tajo y el gran canal; entonces se destinaron 400, 000 pesos anuales para las obras y fue el ingeniero Luis Espinosa quien quedó al frente de una Junta Directiva. El adelanto era lento, pues se trataba de una tarea compleja, especialmente en lo referente al túnel y al canal, ya que el tajo estaba prácticamente terminado. La maquinaria con la que se contaba no era la adecuada y, por estas razones el presidente Díaz consideró que tal obra debía quedar en manos de técnicos extranjeros. En 1889, se contrataron varias empresas de capital británico y norteamericano, entre otras, la Mexican Prospecting se encargó principalmente del túnel, y la S. Pearson & Son empezó a trabajar en el canal. En el primer caso, los extranjeros cometieron errores técnicos y al cabo del tiempo advirtieron que la obra no les era redituable; por tales motivos, la coordinación pasó de nuevo a la Junta Directiva, y ésta continuó los trabajos con rapidez. Así, después de muchas vicisitudes, el túnel de 10,021.79 m., quedó oficialmente concluido en diciembre de 1894. Figura 2.1 Trabajos en el túnel. Las obras del Gran Canal, que debía alcanzar los 47.5 Km., continuaron su avance a cargo de las compañías extranjeras. En agosto de 1895, quedó franca la entrada del canal al túnel; Porfirio Díaz y su comitiva asistieron a la apertura de la represa en dirección al túnel de Tequisquiac. Finalmente, los trabajos concluyeron bajo la responsabilidad de la Junta Directiva; aún faltaban nueve kilómetros de canal y labores de infraestructura, tareas complicadas por la inestabilidad del terreno. 28 El 17 de marzo de 1900 tuvo lugar la inauguración oficial de la magna obra, a cargo del presidente Díaz, quien, junto con sus acompañantes, realizó un recorrido hasta el túnel de Tequisquiac. Pero, si bien concluía una labor en la que los conocimientos científicos y técnicos habían jugado un papel fundamental, y en la que se habían invertido muchos recursos y esfuerzos, ésta no sería la solución definitiva a la problemática, pues las inundaciones no terminaron. Al avanzar el siglo XX se pudo advertir que las tareas de drenaje de la capital mexicana resultaban insuficientes; se trataba de una ciudad cuya población había empezado a crecer a ritmo vertiginoso, lo cual -incorporado a los problemas del hundimiento, analizados estos últimos en su relación con las inundaciones y el bombeo de los pozos, por los ingenieros Roberto Gayol y José A. Cuevas-, representaban nuevos retos que debían enfrentar tanto quienes gobernaban la capital, como aquellos dedicados a la construcción. Fue entonces que el Departamento del Distrito Federal hizo frente a las inundaciones mediante nuevas obras de ingeniería hidráulica y sanitaria: la ampliación sur del Gran Canal del Desagüe, la construcción de colectores y atarjeas, el nuevo túnel de Tequisquiac y el entubamiento de algunos ríos. Sin embargo, la población siguió sufriendo inundaciones, particularmente, en los años de 1950 Y 1951. En ese entonces muchas zonas de la ciudad fueron afectadas por el nivel que alcanzó el agua -a veces hasta siete metros- como lo revelan las fotografías de los diarios de la época, hecho que indicó la dislocación ocurrida en la red de alcantarillados y colectores. 2.4.4 El Drenaje Profundo Para atender esta problemática, en 1952 se creó la Comisión Hidrológica del Valle de México, dependiente de la Secretaría de Recursos Hidráulicos. Por su parte, el Departamento del Distrito Federal creó, en 1953, la Dirección General de Obras Hidráulicas; esta última dio a conocer un plan general con el propósito de hacer frente al hundimiento, a las inundaciones y al abastecimiento de agua potable. Pero no fue hasta 1959, cuando se pensó que la solución del problema sería la realización de un sistema de drenaje profundo. Durante los años siguientes se llevaron a cabo las investigaciones encaminadas a emprender la tarea señalada: posibles trazos, estudios hidrológicos e hidráulicos y análisis geológicos de estratigrafía y de sismicidad. El proyecto comprendía la construcción de un emisor central y la de dos interceptores profundos: el central y el oriente. La profundidad de estos últimos permitiría el desagüe por gravedad a través de túneles, desde la ciudad hasta la desembocadura del sistema, en el río del Salto, cercano a la presa Requena, en Hidalgo. Así se podría mantener en servicio la red de alcantarillado y aprovechar las aguas negras para riego y usos industriales. 29 Figura 2.2 El drenaje profundo. En el nuevo proyecto se contempló realizar estudios complementarios, y en esta tarea participó el Instituto de Ingeniería de la U.N.A.M. Con el objetivo de garantizar y comprobar todos los cálculos teóricos se solicitó a la institución un modelo de Emisor, para verificar el funcionamiento hidráulico y el de las descargas de los colectores a los interceptores profundos, y se atendieron también los aspectos económicos y financieros. Finalmente, en 1967 se dió inicio a esta importante obra de la ingeniería mexicana del siglo XX. Los trabajos comenzaron en las lumbreras y posteriormente se atacaron los frentes del túnel. En 1971 se creó el consorcio Túnel, S. A., conocido como TUSA; éste agrupó a los contratistas de la obra bajo un sólo mando. Sobre la marcha tuvieron que enfrentar diversas dificultades, lo que produjo el desarrollo de distintas técnicas para lograr el éxito final. Particularmente, en la Ciudad de México, el túnel tenía que atravesar suelos de muy poca resistencia, pero también el avance fue difícil cuando se hicieron perforaciones en zonas de roca sólida. Los túneles que forman parte del Sistema de Drenaje Profundo alcanzaron 68 Km., de longitud y se revistieron de concreto armado y concreto simple. Las obras concluyeron en el año de 1975, solucionando por fin un ancestral problema de nuestra capital. La ciudad de México tenía una pendiente natural donde el Canal conducía 90 m3/s. Con el paso del tiempo se modificó su funcionamiento hidráulico debido a los hundimientos regionales del subsuelo y por la sobreexplotación de los mantos acuíferos del Valle de México. Mientras la capital se hundía por esta situación, el canal disminuyó su pendiente y la capacidad de desfogue se
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